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UNIVERSIDAD NACIONAL "PEDRO RUZ GALLO"Facultad de Ingeniera Civil, Sistemas y ArquitecturaESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

DISEO DE ESTRUCTURAS METALICAS

ASIGNATURA :DISEO DE ESTRUCTURA METALICAS Y EN MADERA.

DOCENTE : Ing. OVIDIO SERRANO ZELADA.ALUMNOS : DAVILA ALVARADO DENNIS. MEDINA AGUILAR DAVID. PEREZ PACHECO P. GUILLERMO. RUMICHE HERNANDEZ C. ROLANDO. TICLLA FUSTAMANTE J. CARLOS.

Lambayeque, enero del 2012

CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEO EN ACEROEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURALEl acero usualmente se considera como un material isotrpico, sin embargo, los datos Experimentales indican que puede exhibir efectos de anisotropa en trminos de resistencia y ductilidad. El acero es un compuesto que consiste casi totalmente de hierro, normalmente ms del 98%. Contiene tambin pequeas cantidades de carbono, slice, manganeso, azufre, fsforo y otros elementos. El carbono es el que tiene mayor efecto en las propiedades del acero. La dureza y resistencia aumentan a medida que el porcentaje de carbono se eleva, aunque existe la desventaja que se vuelve ms quebradizo y su capacidad a ser soldado disminuye.PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERODependen stas principalmente de la composicin qumica, los procesos de laminado y el tratamiento trmico de los aceros, as como de otros factores como son: tcnicas empleadas en las pruebas, condicin y geometra de la muestra, temperatura existente al llevarse a cabo la prueba, etc.El espcimen de prueba usual es una muestra cilndrica y dado a que es ms sencillo llevar a cabo la prueba de tensin, la mayora de las propiedades mecnicas se toman del diagrama esfuerzo-deformacin a tensin.

Punto de Fluencia (fy)

Es el esfuerzo para el cual la deformacin presenta un gran incremento sin que haya un aumento correspondiente en el esfuerzo. Esto queda indicado por la porcin plana del diagrama esfuerzo-deformacin, denominado rango plstico o inelstico.Algunos aceros presentan un punto superior de fluencia, pero el acero se reduce hasta llegar a una parte plana, la cual se denomina esfuerzo inferior de fluencia. El punto superior de fluencia es el que aparece en las especificaciones de diseo de todos los aceros.

Resistencia de Fluencia

Punto especfico de la curva esfuerzo-deformacin de los aceros de alta resistencia tratados trmicamente, que se establece trazando una paralela a la parte inicial elstica de la curva, desfasada una cantidad igual a un 0.2% de deformacin unitaria, ya que estos aceros no tienen la amplia parte plana correspondiente al flujo plstico.

Resistencia a la Tensin

Se define como el cociente de la carga axial mxima aplicada sobre la muestra, dividida entre el rea de la seccin transversal original.

Lmite de Proporcionalidad

Es el esfuerzo mximo para el cual los esfuerzos son directamente proporcionales a las deformaciones.

Mdulo de Elasticidad (E)

Es la relacin del esfuerzo a la deformacin en la regin elstica de la curva esfuerzo-deformacin. El rango tpico para todos los aceros, independientemente de la resistencia de fluencia, es de 28,000 a 30,000 ksi. El valor de diseo se toma por lo general como 29,000 ksi.

Mdulo de Elasticidad Tangente (Et)Es la pendiente de la tangente a la curva esfuerzo-deformacin, trazada en cualquier punto situado arriba del lmite de proporcionalidad.Mdulo de Endurecimiento por Deformacin (Est)Es la pendiente de la curva esfuerzo-deformacin en el rango de endurecimiento por deformacin. Tiene su valor mximo en el inicio del rango de endurecimiento por deformacin.

Relacin de Poisson ()Es la relacin entre la deformacin unitaria transversal y la deformacin unitaria longitudinal, bajo una carga axial dada. Esta valor vara para el acero, de 0.25 a 0.33, dentro del rango elstico y se toma por lo general 0.3 para el acero.

Mdulo de Elasticidad Cortante (G)

Es la relacin del esfuerzo cortante a la deformacin unitaria por cortante, dentro del rango elstico. El mdulo de cortante de cualquier material elstico se calcula como:

Resistencia a la fatiga

Es el esfuerzo al cual el acero falla bajo aplicaciones repetidas de carga. La fractura es causada por un nmero suficientemente grande de repeticiones de esfuerzos, esfuerzos cclicos o pulsantes, o inversiones de esfuerzos. Ah donde existe una pequea imperfeccin, la aplicacin de esfuerzos tiende a producir una fractura del material. Se forma una grieta y dependiendo del nivel de esfuerzos progresa rpida o lentamente hasta la ruptura del miembro.

Tenacidad

Capacidad del material para absorber energa segn se determina por pruebas standard de la ASTM.

Coeficiente de Expansin Trmica ()

= 11.25 x 10-6/C

Peso Volumtrico ()

= 7.85 Ton/m3 ACEROS ESTRUCTURALESAceros Estructurales al Carbono

Dependen stos de la cantidad de carbono usado para desarrollar su resistencia.Ej.: El acero A36.Aceros de Alta Resistencia y Baja Aleacin

Este grupo de aceros deriva sus niveles de alta resistencia de la aplicacin de diferentes cantidades de elementos de aleacin para necesidades especficas. As resultan aceros con mayor resistencia a la corrosin, con caractersticas de soldabilidad adecuada, etc.Aceros de Aleacin Tratados y Templados

Estos aceros requieren, adems del carbono, de varios elementos de aleacin y de tratamientos trmicos para obtener sus elevadas resistencias de fluencia y de tensin.

Aceros al Carbono Tratados y Templados

Se han desarrollado para cubrir requisitos de resistencia comprendidos entre 3515 y 7030 kg/cm2. Se pueden obtener de condicin normalizada o templados y tratados, y su resistencia depende de la cantidad de carbono, a travs de un proceso de templado y tratamiento trmico.

OtrosExisten literalmente miles de acero diferentes que se producen todos los das para servir a las muchas y variadas necesidades especiales de las industrias de manufactura y para aplicaciones especficas, tales como los aceros para la industria naval, espacial, proyectiles, maquinaria pesada, etc. Muchos de estos aceros no son adecuados para propsito de construccin, ya sea por el alto costo del material y de la fabricacin, o porque no tienen ductilidad y tenacidad adecuadas.

ACERO PARA LA CONSTRUCCION METALICA EN EL PERUPRODUCCION SIDER-PERLa produccin en acero estructural se basa en un acero tipo ASTM A-36, con una fluencia mnima Fy= 250 MPa (2550 kg/cm2) y resistencia a la traccin FR= 400- 550 MPa (4,080 5,610 kg/cm2)

BARRAS TIPO ASTM A36 (L=6.00 m)

2) TUBOS TIPO ASTM A36 (L=6.40 m)

Tubos de seccin circular electro-soldados, producidos a partir de bobinas de acero estructural ASTM A1011-02 Grado 36. Son adecuados para usos diversos en estructuras y propsitos mecnicos, donde se necesite un tubo con propiedades mecnicas superiores. Entre sus aplicaciones tenemos: estructuras diversas, tijerales, postes de alumbrado, portones, barras de proteccin, aparatos de gimnasios, etc.

3) PLANCHAS GRUESAS TIPO ASTM A36Son productos de acero planos laminados en caliente, con espesores de 6,0 a 50,0 mm, anchos de 1220 a 2400 mm, longitudes de 2400 a 12 000 mm.

4) PLANCHAS DELGADAS TIPO ASTM A36Productos planos de acero, laminados en caliente (LAC), con espesores de 1,8 a 9,5 mm y anchos de 920 y 1220 mm.

PRODUCCION ACEROS AREQUIPALa produccin en acero estructural se basa en los aceros:ASTM A-36, con una fluencia mnima Fy= 2530 kg/cm2 (36 ksi) y resistencia a la traccin FR= 4,080 5,620 kg/cm2ASTM A572 GRADO 50, con una fluencia mnima Fy= 3520 kg/cm2 (50 ksi) y resistencia a la traccin FR= 4580 kg/cm2 (65 ksi) mnimo.

NGULOS DE ALTA RESISTENCIA TIPO ASTM A572 GRADO 50 (L=6.00 m)

NGULOS TIPO ASTM A36 (L=6.00 m)

BARRAS CUADRADAS TIPO ASTM A36 (L=6.00 m)Productos de acero laminado en caliente de seccin cuadrada:b= , , 7/8, 1b= 9 mm, 12 mm, 15 mmPara cuadrados de y 9 mm, la Resistencia a la Traccin mnima es de 3000 kg/cm2 y la fluencia mnima es de 1500 kg/cm2.

BARRAS REDONDAS LISAS TIPO ASTM A36 (L=6.00 m)Productos de acero laminado en caliente de seccin circular, superficie lisa:= 3/8, , 5/8, , 7/8, 1, 1 1/8, 1 , 1 3/8, 1 , 1 , 2, 2 , 2

CANALES U TIPO ASTM A36 (L=6.00 m)Productos de acero laminado en caliente con seccin en forma de U.

PLATINAS TIPO ASTM A36 (L=6.00 m)

TEES TIPO ASTM A36 (L=6.00 m)

Productos de acero laminado en caliente de seccin en forma de Tee:

Sistema Internacional: T20x20x3.0mm, T25x25x3.0mm

Sistema Ingls: T1 x1 x1/8,T1 x1 x1/8, T1x1 x3/16,T2x2x

PRODUCTOS SOLDADOSSe presentan los tipos de perfiles soldados usados en el Per, con la designacin adoptada por ITINTEC:

Perfil Columna Soldada CSEl peralte de estos perfiles es aproximadamente igual al ancho del patn (d bf)Estn propuestos 77 perfiles CS.Ej.: CS200x41 (peralte nominal= 200 mm y peso nominal= 41 kg/m).

Perfil Columna-Viga Soldada CVSEl peralte de estos perfiles es aproximadamente igual a 1.5 veces el ancho del patn (d 1.5 bf)Estn propuestos 68 perfiles CVS.

Ej.: CVS250x31 (peralte nominal= 250 mm y peso nominal= 31 kg/m).

Perfil Viga Soldada VSEl peralte de estos perfiles es aproximadamente igual a 2 y 3 veces el ancho del patn (d 2bf a 3bf )Estn propuestos 112 perfiles VS.Ej.: VS1500x572 (peralte nominal= 1500 mm y peso nominal= 572 kg/m).

PRODUCTOS DE ACEROLos lingotes de acero de la refinacin del arrabio se laminan para formar placas de anchos y espesores variables, diversos perfiles estructurales, barras redondas, cuadradas y rectangulares, y tubos. La mayor parte del laminado se efecta sobre el acero en caliente, y el producto se llama acero laminado en caliente. Algunas de las placas ms delgadas se laminan o doblan an ms despus de enfriadas para hacer productos de aceros formados en fro o laminados en fro.CODIGOS DE DISEO ESTRUCTURALLos cdigos de diseo estructural se han desarrollado con el propsito de proveer una forma simple, segura y econmicamente eficiente para el diseo de estructuras sometidas a cargas en condiciones operacionales y ambientales normales. Los cdigos de diseo no solo facilitan el trabajo diario de los ingenieros estructurales sino que tambin aseguran una cierta estandarizacin en el diseo, lo cual al final, permite el uso ptimo de los recursos de la sociedad y el beneficio propio. ACI 440R-07 (2007)"informe sobre el refuerzo Fibra-Reforzado del polmero (FRP) para las estructuras concretas," el Comit de ACI 440, el Instituto Concreto Americano, las Colinas de Farmington, Michigan.

ACI 440.5-08 (2008) "La especificacin para la Construccin con Polmero de Fibra-Reforz que Refuerza la Barra," el Comit de ACI 440, el Instituto Concreto Americano, las Colinas de Farmington, Michigan.

ACI 440.6-08 (2008) "La especificacin para el Carbn y Materias de Barra de Polmero de Fibra de vidrio-Reforz para el Refuerzo Concreto," el Comit de ACI 440, el Instituto Concreto Americano, las Colinas de Farmington, Michigan.

ACI 440.3R-04 (2004)"gua para los mtodos de la prueba para los polmeros reforzados fibra (FRP) para reforzar y consolidar las estructuras concretas," el Comit de ACI 440, el Instituto Concreto Americano, las Colinas de Farmington, Michigan.GRACIAS